利用噪声层析成像方法研究华北克拉通的壳幔速度结构

华北克拉通形成于太古代至早元古代,是世界上最古老的陆核之一.与全球多数克拉通不同的是,华北克拉通形成后,中生代以前一直保持稳定.但自中生代以来,特别是在燕山期,华北克拉通东部遭受了强烈的改造,其岩石圈被减薄,或被称为受到了“去根”作用.     

基性、超基性岩: 二氧化碳地质封存的新途径

CO₂地质封存是控制全球CO₂净排放量的有效手段.自然界存在大量基性、超基性岩石的碳酸盐风化作用, 与CO₂反应生成稳定的碳酸盐矿物.影响基性、超基性岩石与CO₂反应速率的因素有温度、压力、pH值、流体流动速率以及与矿物接触的表面积等.矿物在反应过程中放热可以使碳酸盐化体系进入自我加热的良性循环, 同时控制流体的流动速率可以保持最佳温度并使反应速率最大化.蛇绿岩中的橄榄岩、大陆玄武岩和深海玄武岩在地球表层广泛分布, 可贮存大量CO₂.目前研究表明此方法在技术上可行, 经济成本上有优势.因此, 基性、超基性岩石具有封存CO₂的巨大潜力, 可以作为地质封存CO₂的新途径.      

滇西腾冲地块高黎贡山群早志留世变质花岗岩体的年代学、地球化学特征及意义

西南特提斯构造带广泛发育的早古生代岩浆岩是冈瓦纳大陆边缘原特提斯洋增生造山作用的产物,目前报导的岩浆岩侵位时代在536~448Ma。本文通过LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,在腾冲地块东缘高黎贡山群中首次发现了年轻至~437Ma的片麻状花岗质岩体,并结合其锆石Hf同位素和全岩主微量地球化学特征,进一步制约原特提斯洋构造演化过程。样品主量元素显示此片麻状花岗岩体具有高硅(SiO_2=72.78%~73.69%)、富碱(K_2O+Na_2O=7.23%~8.70%)的过铝质(A/CNK=1.08~1.12)特征,微量元素显示此岩体相对富集轻稀土元素、大离子亲石元素(K、Rb)和Pb,亏损高场强元素(Nb、Ta、P、Zr、Ti)以及Ba、Sr、Eu。综合岩石样品的矿物组合特征和地球化学特征,判断该岩体为S型花岗岩,源于以砂屑岩为主的沉积岩类的部分熔融,且源区有斜长石的残留。锆石εHf(t)值(-9.8~-6.2)和二阶段模式年龄tDM2(2.0~1.8Ga)也表明其源于古老地壳沉积物,且无幔源物质加入。根据全岩锆饱和温度计和锆石Ti温度计得出其岩浆从源区发生部分熔融到固结的过程中,温度从794℃左右下降到约754℃。熔浆温度较高,推测源区部分熔融过程中有地幔热的供给。综合前人研究成果,冈瓦纳大陆边缘在早古生代依次经历了原特提斯洋板片俯冲(ca.530~510Ma)、地块群增生与洋板片断离(ca.510~490Ma)、岩石圈挤压增厚(ca.490~475Ma)和岩石圈地幔拆沉(ca.470~460Ma)。岩石圈地幔拆沉将导致软流圈上涌及随后大陆岩石圈的持续伸展。腾冲地块侵位于~437Ma的花岗质岩体系该拆沉构造后的伸展环境中,以砂屑岩为主的古老地壳沉积岩在地幔热的供给下发生部分熔融的产物。     

用Rayleigh面波方位各向异性研究中国大陆岩石圈形变特征

中国大陆地质构造历史非常复杂,岩石圈长期积累的形变较大,而利用地震面波传播的各向异性是研究岩石圈形变特征的强有力手段. 本文利用双台窄带通滤波-互相关方法与基于图像分析的相速度频散曲线提取技术,提取Rayleigh面波相速度频散资料,进而反演中国大陆及邻区20～120 s周期Rayleigh面波相速度方位各向异性空间分布图像. 检测板测试结果显示：中国大陆大部分区域的方位各向异性横向分辨率在5°左右. 各向异性研究结果表明：中国大陆地壳上地幔方位各向异性特征存在显著的空间差异,反映出形变特征的空间差异;104°E以东地区地壳上地幔各向异性弱于西部地区,表明其构造变形总体弱于西部地区. 青藏地块及其东缘地区地壳与上地幔顶部变形最为强烈. 但东部的局部地区如华南地块与珠江口地区、鄂尔多斯盆地西南缘以及秦岭-大别造山带,较强的各向异性显示这些区域在不同时期也经历了强变形. 青藏地块内中短周期快波方向自西向东顺时针旋转变化可能指示板块碰撞与挤压过程中软弱物质的流变方向. 青藏地块西部中下地壳和上地幔形变模式相似,可能处于壳幔耦合状态;而中东部及东缘地区地壳上地幔形变模式存在明显差异,壳幔似乎不具备垂直连贯的形变特征. 位于青藏地块北部的塔里木盆地、柴达木盆地以及祁连褶皱带同样经历了强变形. 包括四川盆地在内的上扬子地块快波方向的变化显示中地壳与下地壳上地幔形变模式不同,而形变特征一致的下地壳与上地幔应为强耦合. 大约以103°E为界,龙门山断裂带可分为南西段和北东段,南西段处于低速区,而北东段位于高速区,且方位各向异性强度明显大于南西段;2008年5月12日汶川M_S8.0级地震沿断裂带的单侧破裂模式除与北东段的高应力积累有关外,还可能与北东段地下介质物性存在密切关系,高速坚硬岩体的发育有利于应变能的积累与集中释放.     

快速演变的三板块边界上的一次大地震破裂

2007年4月1日,一次大海啸地震(MW8.1)使得所罗门群岛俯冲带在一个三联点处破裂。在这个三联点上,澳大利亚板块、所罗门海-伍德拉克盆地板块在不同滑动方向上同时向太平洋板块俯冲。大地震过程中,相关的滑动方向突变使得太平洋板块上部收敛滞弹性变形,这就产生了Simbo俯冲断层之上弧前的局部隆起,潜在地放大了局地海啸振幅。地震周期过程中的弹性形变似乎主要通过上冲的太平洋弧前来调节。这次地震显示了极其年轻的俯冲大洋岩石圈的孕震潜力和横贯坚实地质边界的破裂能力,也显示了引起隆起和海啸的复杂同震滑动的后果。     

中国大陆现时地壳水平运动特征及其驱动机制

利用1999—2007年中国大陆及邻区在ITRF2007参考框架下的1 068个GPS观测成果,以地统计分析为基础,应用运动学研究方法,分析了中国大陆及邻区地壳表层速度场的分布特征,以及印度、欧亚、菲律宾、太平洋4大板块在相互作用过程中,对中国大陆及其邻区地壳表层运动与变形分布的影响范围和程度以及驱动机制进行了分析。     

四川芦山7.0地震和汶川8.0地震震源区地壳岩石圈变形特征分析

地壳和岩石圈变形特征研究对于深入了解中强地震的深部孕震环境具有重要科学意义.本文联合P和S波远震接收函数偏移成像结果,对发生过芦山7.0地震和汶川8.0地震的龙门山断裂带及附近区域地壳和岩石圈结构进行分析.结果揭示出在青藏高原向四川盆地过渡的龙门山断裂带,Moho面和岩石圈底界面(LAB)呈现出强烈变形,特别是芦山地震和汶川地震震源区下方地壳出现了错断、下凹,岩石圈也呈现下凹变形特征.这种地壳及岩石圈变形所代表的高应力的积累可能是汶川和芦山地震发生的重要深部地球动力学背景.     

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1 AIM AND SCOPE GEOSCIENCE FRONTIERS(GSF) is a bi-monthly journal that publishes in English significant original research articles and high quality reviews of recent advances in all fields of Earth Sciences—including stratigraphy and paleontology,mineralogy and petrology, economic geology,minerals and fuel exploration,structural geology,lithospheric tectonics,environmental and engineering geology, hydrogeology,astrogeology,marine geology,geophysics and geochemistry.Technical papers,case histories,reviews,and discussions are welcome.     

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